考虑频变特性的约束阻尼结构建模与试验研究

为了提高黏弹性约束阻尼结构模型仿真精度,提出一种考虑频变特性的约束阻尼结构建模方法,并开展了试验验证.首先,对ZN-3黏弹性材料进行动态试验测试,基于最小二乘法获取黏弹性材料模量和损耗因子表达式;其次,根据ZN-3黏弹性材料损耗因子关系表达式,基于考虑频变特性的修正模态应变能法,求解了约束阻尼结构的固有频率和模态损耗因子;最后,以贴敷黏弹性阻尼材料的悬臂约束阻尼薄板为例,从理论与试验两方面校验,结果表明,考虑频变特性的约束阻尼结构有限元模型具有较高精度,与试验测试结果比较误差在5%以内,验证了建模方法的准确性.     

可控约束层阻尼

针对薄壁结构振动,提出了一种主、被动杂交控制的新方式———可控约束层阻尼,利用压电片的逆压电效应控制约束阻尼层的运动,增加系统的阻尼．根据弹性、粘弹性、压电材料的本构关系,建立了具有可控约束阻尼层梁的控制微分方程．脉冲、正弦两种形式载荷的数值模拟表明,这种可控约束层阻尼对振动的抑制有较好的效果,且结构简单,易于实现．     

机敏约束层阻尼减振板耦合系统有限元模型

针对机敏约束层阻尼减振板结构,考虑到粘接层、压电层、阻尼层、基层结构的耦合运动及位移协调关系,结合压电学理论、有限元理论以及粘弹性材料阻尼性能的滞弹性位移场模型,建立了耦合系统的有限元动力模型,该模型可适用于含SCLD结构的任意复杂系统的振动建模研究。以局部覆盖SCLD结构的对边约束钢板为研究对象,进行了结构动力学参数理论计算、ANSYS模态分析与模态实验研究,结果表明：理论分析与实验结果及ANSYS分析能较好吻合,充分证明了建模方法的有效性。     

高阻尼隔振器对弹性梁动态特性的影响研究

为了研究高阻尼隔振器对弹性梁动态特性的影响,分别建立单层和双层连续弹性支承梁动力学模型.在空间-频率域给出正弦稳态激励下弹性梁的动力学响应.分别定义沿弹性梁垂直方向的力传递率和水平方向的平均振动衰减率,对比高阻尼隔振器对弹性梁动态响应的控制效果.计算结果表明:相比常规线弹性支承,高阻尼隔振器可有效抑制弹性梁的力传递率幅值并增加弯曲波的空间传递衰减率;同时,梁-高阻尼隔振器系统固有频率大于梁-线弹性支承系统固有频率;通过调整高阻尼隔振器的安全系数ε和刚度比α,可优化弹性梁的力传递率和空间衰减率的有效工作频段和响应幅值.     

利用修正QLV方程评估人体颈椎韧带阻尼特性

脊椎韧带的阻尼特性在生物力学中起着非常重要的作用。为了在生理范围表征脊椎韧带的阻尼特性,利用应力松弛实验数据,采用似线性黏弹性理论模型,对三种韧带(包括前纵韧带-ALL,后纵韧带-PLL和黄韧带-LF)的阻尼性质进行模拟和分析。基于修正的QLV七参数模型给出复模量的理论公式。又考察应变对阻尼特性的影响。结果表明:LF与ALL和PLL阻尼特性不同。评估韧带阻尼范围受应变影响。     

约束阻尼结构约束材料优化选择研究

在自由阻尼结构的基础上,建立了约束阻尼结构的振动方程并对方程进行求解。对比约束阻尼结构和自由阻尼结构的振动特性,证明了附加一层约束层可大大提高结构的损耗因子。研究了约束层材料力学性能参数对结构振动特性的影响,结果表明约束层弹性模量对结构振动特性影响较大,材料优化选择的结果也与工程实际中应用的材料基本一致,研究结果可对结构阻尼减振设计时约束材料的选择提供理论支持。     

基础激励下黏弹性阻尼复合薄板的振动响应有限元分析

为了更好地研究黏弹性阻尼的减振特性,亟需建立黏弹性阻尼复合结构的动力学分析模型并进行振动响应分析.本文以基础激励作用下的悬臂板为例,研究采用有限元获得黏弹性阻尼复合板振动响应的方法.首先,建立了基础激励作用下黏弹性阻尼复合板的有限元方程,推导了复合结构刚度矩阵、质量矩阵的求解公式;然后,描述了黏弹性复合结构振动响应的求解方法;最后,以一个基体材料为Ti-6Al-4V,阻尼材料为ZN-1的复合悬臂板为例,进行了实例研究,分别用本文方法和ANSYS软件求解了黏弹性阻尼复合板的频域响应.结果表明,采用两种方式获得的频域响应的结果基本一致,验证了所开发的黏弹性复合板有限元分析程序的正确性.上述研究为基于黏弹性材料频率依赖性,分析复合结构的振动响应特性提供了参考.     

工程机械高速机构的非线性阻尼减振

由于现代工程机械高生产率和低成本的要求,考虑构件弹性的机构剧烈振动对机构的工作性能和构件的疲劳寿命有很大影响。提出了采用阻尼合金材料对构件的振动进行被动控制的方法,根据通过实测损耗因子与应变之间的非线性关系而得到的阻尼合金材料的非线性阻尼特性,建立了阻尼合金材料的弹性机构动力学模型;通过数值计算分析了非线性阻尼对构件振动的减振作用,证明了在非线性阻尼的作用下,弹性构件的振动得到了有效抑制。     

基于弹性波动力学理论的结构阻尼

引入弹性应力波阻抗的概念,利用阻抗与阻尼在一定条件下相等的方法来确定结构的初始阻尼,为结构振动分析计算中阻尼参数的选取提供一种实用性较强的方法.理论分析证实基于弹性波动力学理论下粘滞阻尼理论及复阻尼理论在杆的轴向振动及梁的横向振动中的一致性,可应用这种方法来确定杆式结构及梁式结构的阻尼特性参数分布.通过这种方法确定的福泉高速公路江兜分离式立交桥简支板梁对应于第一阶振型的阻尼比为5.556%,该桥环境随机振动试验中采用半功率(带宽)法求得的板梁不同测点处相应的阻尼比介于5.02%～5.54%,试验结果说明这种方法在工程实践中应用是可行的.     

主动约束层阻尼技术

介绍一种最新的阻尼技术─—主动约束层阻尼（ActiveConstrainedLayerDamping）．着重讨论主动约束层阻尼梁的动力学建模，提出该技术应用中的问题和发展方向．     

应用软件MISER3.2对柔性机械臂进行优化控制

采用Lagrangian方法和Raleigh-Ritz方法对具有主动约束层阻尼（ACLD）的柔性机械臂建立动力学方程。在CPET技术基础上应用软件MISER3.2来调节系统参数,即约束阻尼层和粘弹性材料层的厚度,以解决在连续时间内优化控制的问题。     

被动约束层阻尼结构短柱壳的减振分析

该文主要是通过分别改变被动约束层阻尼结构中粘弹性阻尼层及约束层的厚度,讨论贴敷不同厚度被动约束层阻尼结构的短柱壳的振动特性。通过被动约束层阻尼结构减振机理,提出粘弹性材料模态阻尼计算和分析探讨,以短柱壳为研究对象,仿真计算中各个材料参数,并得出结论。阐述了机敏约束层阻尼系统特征,分析了结构设计和系统建模方法。反过来这些优点也使得类似结构十分容易发生振动。在航空发动机上这样极易引起由于振动过大而导致的短柱壳破裂现象,如果不采取减小振动幅值的措施,将会引发灾难性的后果。在短柱壳表面贴敷粘弹性阻尼材料是一种有效,便捷的减振方式,因此有必要对其减振特性进行研究。     

约束层阻尼梁的有限元分析

将粘弹性材料的动力特性描述与工程上最常用的有限元分析结合起来 ,采用 GHM方法描述弹性材料的本构关系 .进行有限元分析时 ,考虑到粘弹性材料轴向位移的影响 ,并引入耗散自由度 ,导出了标准二阶定常线性系统模型 ,从而避免因粘弹性材料导致的高阶非线性方程 .算例的计算结果与相关文献中的计算及试验进行比较 ,吻合良好 .表明该方法切实可行 ,计算简捷 ,而且可用于主动控制 ,以便开发出既有被动约束层阻尼控制的高鲁棒性、可靠性 ,又有主动控制的高效性、适应性等优点的主动约束层阻尼控制技术     

附加磁体对局部约束阻尼固支梁损耗因子的影响

研究了在固支梁上设置l段或两段阻尼层时，附加永磁体对阻尼的改进效果．分析了不同阻尼层设置方式下，磁约束阻尼处理对系统一阶模态损耗因子的影响，阐明了磁约束的减振机理，分析了阻尼层剪切模量和磁刚度对磁约束处理减振效果的影响．     

约束阻尼结构拓扑优化设计的进化算法

约束阻尼结构的阻尼材料优化布局是约束阻尼结构振动控制设计中的关键问题,它直接影响到振动能量耗散与全局能量流分布。在约束阻尼结构设计中引入拓扑优化渐进优化算法,以约束阻尼胞单元为设计变量,建立以模态阻尼比为目标函数,约束阻尼材料用量为约束条件的拓扑优化模型。分析结构模态阻尼比相对于阻尼胞单元位置的敏度,导出灵敏度计算表达式。提出基于渐进优化算法的优化准则,通过逐步删除利用率低的材料,使目标模态阻尼比达到最大化,给出了数值计算的例子,理论计算结果验证了拓扑优化方法的正确性和有效性。     

主动约束层阻尼结构的振动控制

基于弹性、粘弹性和压电材料的本构关系,利用Hamilton原理,推导了主动约束层阻尼板的有限元动力学模型。结合压电材料的机电耦合特性,采用自感电压的位移和速度反馈,对主动约束层阻尼板进行了闭环振动控制,研究了不同控制增益条件下,主动约束层阻尼板的动态特性。研究结果表明:采用自感电压的比例、微分反馈控制,能有效控制约束层阻尼板的振动,增大振动能量耗散,尤其对频率共振峰有明显抑制作用。由于该方法结构简单,容易实现,有很好的工程应用前景。